49. Эритроциты: строение, количество, функции. Гемолиз и его виды. Соэ. Цветовой показатель. Регуляция эритропоэза.

Красные кровяные тельца или эритроциты (эритро- = красный, -цит = клетка) содержат переносящий кислород белок гемоглобин, который является пигментом, придающим крови красный цвет. В микролитре крови здорового взрослого мужчины содержится около 5,4 миллионов эритроцитов, а здоровой взрослой женщины — около 4,8 миллионов. (Одна капля крови — около 50 мкл). Чтобы поддержать нормальное число эритроцитов и сбалансировать скорость их разрушения, новые зрелые клетки должны поступать в кровообращение со скоростью по меньшей мере 2 миллиона в секунду.

Строение эритроцитов

Эритроциты представляют собой двояковогнутые диски диаметром 7-8 мкм. Зрелые эритроциты имеют простое строение. Их цитоплазматическая мембрана прочна и гибка, что позволяет им деформироваться без разрыва при прохождении через узкие капилляры. Определенные гликолипиды цитоплазматической мембраны эритроцитов являются антигенами, определяющими группы крови, в частности, АВО и Rh. Эритроциты не имеют ядер и других органелл, и не могут самовоспроизводиться или осуществлять интенсивный метаболизм. Цитозоль эритроцитов содержит молекулы гемоглобина. Эти важные молекулы синтезируются до момента потери ядра во время образования эритроцита и составляют около 33% массы клетки.

Физиология эритроцита

Эритроциты высоко специализированы для переноса кислорода. Так как зрелые эритроциты не имеют ядер, все их внутреннее пространство может быть использовано для транспорта кислорода. Поскольку эритроциты не содержат митохондрий и вырабатывают АТФ анаэробно (без участия кислорода), они не используют переносимый ими кислород. Даже форма эритроцита облегчает выполнение им своей функции. Двояковогнутый диск имеет намного большую площадь поверхности для диффузии молекул газа в клетку и из клетки чем, скажем, сфера или куб. Каждый эритроцит содержит около 280 миллионов молекул гемоглобина. Молекулы гемоглобина содержат белок глобин, состоящий из четырех полипептидных цепочек (две альфа и две бета цепи). К каждой из них прикреплен кольцевидный небелковый пигмент — гем. В центре каждого кольца гема находится ион железа (Fe2+), который может обратимо связываться с одной молекулой кислорода, благодаря чему каждая молекула гемоглобина может связывать четыре молекулы кислорода. Каждая молекула кислорода, переносимая из легких, связана с ионом железа. По мере прохождения крови через капилляры в тканях, реакция между железом и кислородом начинает идти в обратном направлении. Гемоглобин высвобождает кислород, который диффундирует сначала в тканевую жидкость, а затем в клетки. Кроме того, гемоглобин переносит около 23% общего углекислого газа, побочного продукта метаболизма. Проходя через капилляры, кровь собирает углекислый газ, часть из которого соединяется с аминокислотами в глобиновой части гемоглобина. Когда кровь проходит через легкие, углекислый газ выделяется гемоглобином и выдыхается. Кроме ключевой роли в переносе кислорода и углекислого газа, гемоглобин играет роль в регуляции кровотока и давления крови. Газообразный гормон оксид азота (N0), вырабатываемый выстилающими кровеносные сосуды клетками эндотелия, связывается с гемоглобином. При определенных условиях, гемоглобин высвобождает N0. Выделение N0 вызывает расширение сосудов (вазодилатацию), путем расслабления гладкой мускулатуры сосудов. Расширение сосудов улучшает кровоток и усиливает снабжение кислородом клеток рядом с местом выделения N0.

Функции эритроцитов:

1. Перенос кислорода от легких к тканям.

2. Участие в транспорте СО₂ от тканей к легким.

3. Транспорт воды от тканей к легким, где она выделяется в виде пара.

4. Участие в свертывании крови, выделяя эритроцитарные факторы свертывания.

5. Перенос аминокислот на своей поверхности.

6. Участвуют в регуляции вязкости крови вследствие пластичности. В результате их способности к деформации, вязкость крови в мелких сосудах меньше, чем крупных.

В одном микролитре крови мужчины содержится 4,5-5,0 млн. эритроцитов (4,5-5,0*10¹²/л). Женщин - 3,7-4,7 млн. (3,7-4,7*10¹²/л).

Гемолиз – это разрушение мембраны эритроцитов и выход гемоглобина в плазму. В результате кровь становится прозрачной.

Различают следующие виды гемолиза:

1. По месту возникновения:

• Эндогенный, т.е. в организме.

• Экзогенный, вне его. Например, во флаконе с кровью, аппарате искусственного кровообращения.

2. По характеру:

• Физиологический. Он обеспечивает разрушение старых и патологических форм эритроцитов. Имеется два механизма. Внутриклеточный гемолиз происходит в макрофагах селезенки, костного мозга, клетках печени. Внутрисосудистый – в мелких сосудах, из которых гемоглобин с помощью белка плазмы гаптоглобина переносится к клеткам печени. Там гем гемоглобина превращается в билирубин. В сутки разрушается около 6-7 г гемоглобина.

• Патологический.

3. По механизму возникновения:

• Химический. Возникает при воздействии на эритроциты веществ, растворяющих липиды мембраны. Это спирты, эфир, хлороформ, щелочи кислоты и т.д. В частности, при отравлении большой дозой уксусной кислоты возникает выраженный гемолиз.

• Температурный. При низких температурах в эритроцитах образуются кристаллики льда, разрушающие их оболочку.

• Механический. Наблюдается при механических разрывах мембран. Например, при встряхивании флакона с кровью или ее перекачивание аппаратом искусственного кровообращения.

• Биологический. Происходит при действии биологических факторов. Эти гемолитические яды бактерий, насекомых, змей. В результате переливания несовместимой крови.

• Осмотический. Возникает в том случае, если эритроциты попали в среду с осмотическим давлением ниже, чем у крови. Вода входит в эритроциты, они набухают и лопаются. Концентрация хлорида натрия, при которой происходит гемолиз 50% всех эритроцитов, является мерой их осмотической стойкости. Ее определяют в клинике для диагностики заболеваний печени, анемий. Осмотическая стойкость должна быть не ниже 0,46% NaCl.

При помещении эритроцитов в среду с большим, чем у крови, осмотическим давлением, происходит плазмолиз. Это сморщивание эритроцитов. Его используют для подсчета эритроцитов.

Цветовой показатель крови характеризует относительное насыщение эритроцитов гемоглобином. Он расчитывается как отношение содержания гемоглобина (в относительных единицах Сали) к относительному содержанию эритроцитов в процентах по отношению к стандарту: 5*10^12 для мужчин, 4,5*10^12 - у женщин. В норме цветовой показатель составляет 0,8-1,0. эритроциты, имеющие такой показатель, называются нормохромными. Если показатель больше 1, то эритроциты называют гиперхромными; ниже 0,8 - гипохромными.

Клиническое значение цветового показателя связано с дыхательной функцией гемоглобина. Гипохромные эритроциты осуществляют газообмен в меньшем количестве, что может являться причиной различных патологий

Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) - показатель величины суспензионных свойств крови, то есть способности поддерживать клеточные элементы во взвешенном состоянии. СОЭ измеряется в неподвижной крови. Для этого в кровь добавляют антикоагулянт (цитрат натрия), а затем оставляют в градуированной трубочке. Через час отсчитывают высоту верхнего слоя. Это и есть CОЭ.

В норме СОЭ равна 4-10 мм/час для мужчин и 5-12 мм/час у женщин.

Величина СОЭ зависит главным образом от соотношения белков в плазме крови. Так, альбумины адсорбируются на поверхности эритроцитов и улучшают суспензионные свойства крови, а глобулины и фибриноген, а также другие крупномолекулярные и нестабильные в коллоидном растворе белки, наоборот, увеличивают СОЭ. СОЭ является важным клиническим показателем, так как увеличение концентрации глобулинов и фибриногена в крови проявляется при различных патологических процессах. СОЭ также значительно повышена у беременных, что связано со значительным увеличением содержания фибриногена в крови.

Эритропоэз — физиологический процесс образования и дифференцировки красных кровяных клеток – эритроцитов.

Эритропоэз начинается под воздействием стимулирующих факторов. Основным из них является гипоксия тканей — нехватка кислорода и ишемия органа. В ответ на происходящие изменения в организме почки синтезируют гормон эритропоэтин. Именно он запускает процесс образования эритроцитов. Влиянием этого биологически активного вещества обусловлена пролиферация и дифференциация клеток-предшественников. Процесс кроветворения ускоряется, эритроциты массово выходят в системный кровоток. Гормоны оказывают непосредственное воздействием на процесс образования железосодержащего белка — гемоглобина. Они стимулируют синтез рибонуклеиновой кислоты, обеспечивающей секрецию необходимых энзимов. Эритропоэтины улучшают кровоснабжение кроветворной ткани и ускоряют, таким образом, гемопоэз, протекающий в эритробластических островках костного мозга.

• На начальных стадиях развития плода эритропоэз осуществляется в зародышевом органе – желточном мешке.

• С 5 недели эмбрионального развития – в печени.

• С 16 недели беременности эритроциты продуцируются в фетальной селезенке.

• С 20 недели гестации этот процесс осуществляется в костном мозге.

Процесс образования форменных элементов происходит вне синусов костного мозга и называется эктраваскуляторным. Когда ребенок появляется на свет, его кроветворная ткань уже полностью сформирована. Постнатальный гемопоэз обеспечивает физиологическую регенерацию крови – ее обновление.

Факторы, стимулирующие эритропоэз:

• физическое перенапряжение,

• кровопотеря,

• курение,

• подъем в горы,

• кардиоваскулярные патологии,

• хронические бронхолегочные заболевания,

• химиотерапия,

• длительная и интенсивная витаминотерапия.

Результатом повышенной продукции эритроцитов является эритроцитоз. Он бывает физиологическим и патологическим.

Факторы, угнетающие эритропоэз:

• стойкая дисфункция почек,

• гипопротеинемия,

• авитаминозы,

• нехватка железа в организме и прочих микроэлементов,

• хронические патологии в стадии декомпенсации,

• острые инфекции,

• неоплазии недоброкачественного течения,

• тяжелые интоксикации,

• поражение костномозговых структур,

• онкогематологические расстройства — лейкоз.

Нарушение кроветворения приводит к развитию серьезного заболевания крови – анемии.

В крайне редких случаях эритропоэз осуществляется не в костном мозге, а в печеночной ткани и селезенке. Причинами подобного отклонения являются особые состояния, патологические процессы и некоторые обстоятельства.

Регуляция эритропоэза

Существуют различные виды регуляция эритропоэза — гуморальная, нервная, с помощью ретикулярных клеток, витаминов и минералов.

Гуморальная регуляция осуществляется по принципу отрицательной обратной связи. Благодаря гормону эритропоэтину процессы образования юных эритроидных клеток и распада старых, деформированных телец четко сбалансированы и непрерывны. Уровень эритроцитов в крови сохраняется относительно стабильным и обеспечивает полноценное кровоснабжение и оксигенацию тканей. Гипоксия органов, вызванная сосудистым спазмом, малокровием или иной патологией, стимулирует секрецию эритропоэтина, который усиливает продукцию красных телец и повышает их концентрацию в крови. Когда кровоснабжение органов восстанавливается, секреция эритропоэтина понижается.

К другим гормонам, контролирующим эритропоэз, относятся: кортизол, андрогены, глюкокортикоиды, инсулин, соматотропный и тиреоидные гормоны, катехоламины, интерлейкины, плацентарный пролактин. Они увеличивают продукцию эритропоэтина или непосредственно стимулируют гемопоэз. Подавляют эритропоэз эстрогены, кейлоны, глюкагон, ацетилхолин, интерфероны, факторы некроза опухолей.

1. Рост и развитие организма человека сопровождаются усилением интенсивности эритропоэза.

2. При гипергликемии и гипотиреозе развивается анемия, а при тиреотоксикозе возникает эритроцитоз.

3. При сильном стрессе повышается продукция эритроцитов, и улучшается кровоснабжение тканей.

4. Гипофункция надпочечников сопровождается эритропенией, а гиперкортицизм — эритроцитозом.

Нервная регуляция происходит следующим образом: симпатическая система активизирует эритропоэз, а парасимпатическая – тормозит.

Ретикулярные клетки влияют на процесс кроветворения двумя способами:

• Фагоцитоз — процесс поглощения и переваривания клеточных оболочек, разрушения зрелых эритроцитов с пороками развития, прекращения метаболизма ядер эритробластов.

• Рофеоцитоз — перенос ферритина, образовавшегося после распада аномальных эритроцитов, молодым ортохроматическим эритробластам.

Макрофаги оказывают непосредственное воздействие на пролиферацию и созревание эритроидных клеток. Они поглощают ядра нормобластов, обеспечивают эритробласты железом и питательными веществами, стимулируют синтез эритропоэтина и гликозаминогликанов, которые повышают концентрацию факторов роста в островках.

Для осуществления эритропоэза критически необходимы некоторые витамины и минералы:

1. кобаламин — запускает секрецию глобина,

2. фолиевая кислота — принимает участие в образовании ДНК ядерных форм,

3. пиридоксин – обеспечивает продукцию гема,

4. рибофлавин — формирование липидной оболочки эритроцитов,

5. витамин С — ускоряет усвоение железа,

6. витамин РР – укрепляет строму из липидов и предотвращает гемолиз,

7. медь — позволяет железу быстрее всосаться в кишечнике и включиться в структуру гема,

8. никель и кобальт – образование железосодержащего белка крови,

9. цинк — входит в состав жизненно необходимых энзимов,

10. селен — защита клеток от свободных радикалов.

Нехватка одного из них может вызвать нарушение эритроцитопоэза, а именно дифференцировки и деления стволовых клеток.